高温下混凝土热-湿-气-力学耦合行为数值模拟

随着混凝土,特别是高性能混凝土(HPC)的推广和应用,建立其在许多不同工程和自然条件下的模型,数值模拟其中发生和发展的物理-化学现象与耦合过程,具有重要科学意义和经济效益.将混凝土模型化为非饱和多孔多相系统,基于含有多相流体的变形多孔介质的质量、动量和能量守恒方程和已有的研究工作,采用有限元法数值模拟了高温下(低于孔隙水的临界温度647.3K)混凝土热-湿-气-力学耦合行为,分析了这一复杂过程中的控制机理.为进一步完善高温下混凝土多相全耦合数值模型打下较好的基础,为防火减灾工程设计提供一定的参考.     

高温下混凝土结构全耦合参变量变分原理及有限元列式

根据Perzyna粘塑性模型，应用参变量变分原理，建立了高温（火灾）下混凝土结构分析的全耦合变分原理，给出了原理应用的有限元列式。，该原理具有明确的物理意义，表达形式规范，可以为数值手段实现，为混凝土结构在高温（火灾）下考虑损伤累积的分析提供依据。     

高温下混凝土硬化模型研究

高温下混凝土的塑性和粘塑性应变分析是有关水工结构的设计基础本构关系用于表示材料应力和应变之间的联系,其中混凝土的硬化模型研究占有重要地位,在硬化模型研究中的难点之一是,关键材料参数须由双轴拉压试验方法确定,对设备的要求较高,工作量大,笔者通过分析材料单元在多轴应力状态和单轴应力状态下变形的内在联系,得出了一种由单轴压缩试验确定关键硬化材料参数的简便方法,改进了高温下的混凝土本构关系,使得进行更为可靠的结构设计成为可能。     

轴对称有狭窄弹性管流固耦合模型及数值模拟

建立了求解厚壁,有狭窄,大管壁变形的血管及管内血液流动的流固耦合问题的数值计算模型。血管的几何形状、物质特性及模型的有关物理参数由模拟颈动脉血流及血管壁塌陷的实验获得。流体采用Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程,用广义有限差分方法求解。     

高温下混凝土T形柱正截面承载力分析

利用有限元软件实现了钢筋混凝土T形柱构件正截面承载力变形全过程模拟,计算结果与试验数据吻合良好,在此基础之上,将不同温度下混凝土和钢筋的本构关系代入T形柱有限元模型,重点分析了不同温度下钢筋混凝土T形柱构件的正截面承载能力和变形能力,初步研究了火灾对混凝土T形柱构件正截面承载能力的影响,为异形柱构件耐火性能研究提供了依...     

基于并行FDTD方法的示波器机箱电磁脉冲耦合模拟

电磁脉冲可以通过示波器上的孔缝和裸露的电缆线耦合进机箱内部,使检测到的信号波形发生畸变,甚至可能毁坏内部器件。本文基于并行自适应结构网格应用支撑软件框架,采用大规模并行时域有限差分方法（FDTD）模拟不同极化方向高斯脉冲正入射示波器机箱的耦合。计算结果表明,在线极化的电磁脉冲照射下,示波器内部主极化和其他方向都存在电场分量,不同极化波耦合进入的能量衰减速度不同。     

混凝土热湿耦合数值计算中的参数拟合

为了更深入地研究混凝土中的湿度和温度场,根据多相体系非连续介质中的热湿耦合传导理论对混凝土的热湿状态和耦合传导进行了研究。使用高精度电容湿度测量仪器对混凝土预留孔中的空气含湿饱和度进行测量,发现测量值与混凝土相对含湿率在相对含湿率大于0.85小于1.0时存在线性关系,进而拟合了热湿耦合方程中的物理参数。耦合计算结果表明,这种拟合参数的物理意义明确、确定参数简便、数值稳定性好,为混凝土温湿度场计算提供了一种新的方法。     

火灾高温下轴心受压型钢混凝土柱的应力分析

利用通用有限元分析程序ANSYS10.0对轴心受压型钢混凝土柱(ACSRCC)在火灾高温下截面应力分布进行了数值模拟分析,获得了ACSRCC截面的应力场分布,并对2种结果进行了对比。基于不同材料应力的转换原理和叠加原理,提出了火灾高温下ACSRCC截面应力的数值计算方法,计算结果与模拟分析结果大致吻合。最后研究了型钢保护层厚度等因素对火灾高温下ACSRCC力学性能的影响规律。     

带粉刷层混凝土试块高温后抗压性能试验及数值模拟

以过火温度和粉刷层厚度等参数为主要研究对象,通过27个带混合砂浆粉刷层的混凝土立方体试块高温作用后的抗压性能试验,并与其热-结构耦合数值计算分析的结果进行对比.研究结果表明:高温作用后混凝土的损伤程度与过火温度、粉刷条件、恒温持时和静置时间等有关;过火温度越高,损伤越严重,抗压强度越低;粉刷层对遭受火灾作用的混凝土结构有较好的保护作用,能有效减少外部能量输入结构;四面受火混凝土试块的温度分布呈环形分布由表面向内部温度逐渐降低,且试块截面4个角部温度最高.     

不同姿态机箱侧缝对高功率微波耦合的影响

为研究姿态变化对高功率微波(HPM)侧缝耦合的影响,采用3维FDTD方法对不同姿态的机箱侧缝耦合电场进行建模计算。结果表明,随被照目标的姿态变化角度增大,耦合电场逐渐衰减,俯仰变化较水平旋转对侧缝耦合影响更明显,仿真数据对HPM应用和"后门"耦合防护有借鉴意义。     

混凝土温湿度耦合方程组的数值解法

混凝土中热湿耦合方程组的数值解法是将混凝土中热湿耦合传导理论应用于工程实际的关键．算法在空间域采用有限元格式，在时间域采用两点差分格式．研究了在求解域内空间网格划分和时间域划分形式及时间域差分格式对数值解收敛性质和振荡性质的影响，选取了合适的数值计算格式，能使计算结果在收敛性、振荡性和结果精度方面都满足工程计算要求。     

面板堆石坝三维耦合非线性数值计算

基于发展的堆石料的静动力耦合模型，提出一种可以在加载过程中每一时步进行外荷载和位移的平衡迭代的三维有限元分析方法，一次性完成堆石坝的施工、蓄水、地震等渐近加载过程的数值仿真模拟．应用该方法对公伯峡面板堆石坝进行全过程的数值计算，得到坝体最大沉降为98．7cm，面板峰值动拉应力为5．36MPa；进一步说明计算得到的坝体静动态响应更接近实际情况．     

火灾下钢管混凝土叠合柱温度场分布规律研究

应用有限元软件ANSYS对钢管混凝土（CFST）叠合柱在火灾条件下的温度场分布进行模拟计算,通过在CFST叠合柱表面建立表面效应单元,并建立温度节点模拟火源点,通过效应单元建立火源与柱之间的热量传递;在此基础之上,进一步分析受火时间、受火面、钢管厚度截面尺寸及位置系数等因素对柱截面温度场的影响规律,为进一步分析高温下CFST叠合柱的温度场分布规律及力学性能提供参考。     

面板底部不同处理方式对堆石坝面板温度应力的影响

近年来,越来越多的面板堆石坝采用挤压边墙技术,面板与挤压边墙之间通常采用土工膜、乳化沥青、沥青油毡.为了研究它们对面板温度应力的影响,该文依托某实际工程,结合长江科学院的材料试验结果,采用有限单元法计算了面板与挤压边墙之间分别采用3种不同的填料时面板的温度应力.结果表明:面板与挤压边墙之间分别采用3种不同的填料时,面板的温度应力有一定的差异,但是分布规律基本一致,即与采用土工膜相比,采用乳化沥青、沥青油毡能够减小面板底部的约束,从而减小面板的温度应力,其中沥青油毡的润滑效果略优于乳化沥青和土工膜.     

高温下混凝土硬化模型研究

高温下混凝土的塑性和粘塑性应变分析是有关水工结构的设计基础本构关系用于表示材料应力和应变之间的联系 ,其中混凝土的硬化模型研究占有重要地位 在硬化模型研究中的难点之一是 ,关键材料参数须由双轴拉压试验方法确定 ,对设备的要求较高 ,工作量大 笔者通过分析材料单元在多轴应力状态和单轴应力状态下变形的内在联系 ,得到了一种由单轴压缩试验确定关键硬化材料参数的简便方法 ,改进了高温下的混凝土本构关系 ,使得进行更为可靠的结构设计成为可能     

纤维混凝土构件在温缩荷载作用下的非线性随机有限元分析

为研究纤维对混凝土构件的抗温缩能力,利用Moelands-Reinhardt(M-R)软化本构关系,采用非线性随机有限元法,即Monte-Carlo法分别对素混凝土和纤维混凝土构件的温降收缩过程进行分析.分析结果表明:纤维的存在可提高混凝土抗拉极限状态温降值,掺加超细纤维对混凝土的增强效果不明显;超细纤维依靠其韧性提高了混凝土的抗拉极限温降值和构件薄弱区域的抗拉能力,减小了由材料性质不均而造成脆断的可能性,在整体上延缓了构件到达抗拉极限状态的过程.     

高温下C65混凝土力学性能试验研究

为研究高强混凝土的抗高温性能,研究了C65混凝土在高温下的力学性能,利用高温下混凝土加载试验设备,对C65混凝土分别进行了常温20 ℃、300 ℃、400 ℃、500 ℃、600 ℃、800 ℃高温试验,并对各温度下的高强混凝土进行了单轴压力学性能试验。分析了高温后混凝土外观特征,测得了高温下混凝土的单轴抗压强度,系统地分析了高温对高强混凝土力学性能的影响。结论表明:随温度的提高,高强混凝土的单轴抗压强度总体呈逐渐降低的趋势,并具有一定规律性。这些结论可以为高强混凝土结构抗火性能的研究提供理论依据。     

重力坝的随机温度场初探

由于施工期和运行期各种随机因素的影响,使重力坝温度场成为随机。本文综合考虑了环境温度（包括气温和库水温度）、混凝土绝热温升、入仓温度以及混凝土和基岩的热有机性的影响,基于随机有限元法,给出了重力坝随机温度的计算方法,对一典型重力坝按给定的施工进度模拟分层浇筑施工过程,对施工期及运行期前期的同温度场进行了计算,并得出一些有益的结论。     

混杂纤维对高性能混凝土高温性能的影响

针对高性能混凝土的防火、抗爆裂性能低的特点，采用低熔点（聚丙烯纤维）及高熔点纤维（钢纤维）混杂的方法，对高性能混凝土高温性能（抗折强度、抗压强度及劈裂抗拉强度，抗爆裂性能）进行改善．研究表明，800℃时，混杂纤维混凝土的抗折强度剩余率约15％，明显高于基准混凝土的抗折强度剩余率（约6％）；抗压强度剩余率约15％，与基准混凝土的强度剩余率相当（约15％）；劈裂抗拉强度剩余率约20％，明显高于基准混凝土的抗折强度剩余率（约10％）．另外混杂纤维明显提高了混凝土的抗爆裂性能，同时分析了混杂纤维改善高性能混凝土高温性能的作用机理．